新的 Frontier 超级计算机将成为世界上最快的超级计算机

根据 TOP500（一项跟踪和排名全球 500 台最强大机器的项目）最近发布的榜单，一台美国超级计算机已正式占据世界第一的位置。

排名第一的是位于田纳西州的系统 Frontier，由惠普企业、AMD 和美国能源部橡树岭国家实验室运营，击败了之前占据榜首的日本神户理化学研究所计算科学中心 (R-CCS) 的 Fugaku 系统。

橡树岭国家实验室在一份新闻稿中表示，Frontier 系统是“国家实验室、学术界和私营企业十多年合作的成果，其中包括美国能源部的百亿亿次计算项目，该项目正在部署必要的应用程序、软件技术、硬件和集成，以确保百亿亿次计算产生影响”。

如此规模和复杂度的超级计算机能做什么？3 月份的一次演讲指出，Frontier 运行的一些早期科学研究包括模拟地球系统以分析生物地球化学循环以及电网规划。随着这些超级计算机变得越来越大，专家预计它们将专门用于少数几项合适的应用。

下面我们通过数据来看看 Frontier 能做什么。

1.1 百亿亿次浮点运算

橡树岭国家实验室在新闻稿中表示，Frontier 超级计算机拥有每秒 1.1 百亿亿次浮点运算的性能，这意味着它每秒能够处理大约一千万亿次计算。也就是 10^18，即 1,000,000,000,000,000,000。理论上，Frontier 的峰值性能可达每秒 2 百亿亿次浮点运算，也就是每秒 2 千万亿次计算。这比橡树岭国家实验室之前的 IBM Summit 系统强大 10 倍，后者的峰值性能为每秒 200 千万亿次浮点运算，即每秒 200,000 万亿次计算。Summit 擅长分析和比较基因组，以及使用深度学习来模拟全球天气模式。（有关“浮点运算”和万亿次浮点运算的更多信息，请参见此处。）

第一台真正的百亿亿次浮点计算机

根据 TOP500 的数据，日本的 Fugaku 系统在两年前占据榜首，目前保持着每秒 442 千万亿次浮点运算的性能。尽管 Fugaku 可以在峰值性能下达到 1 百亿亿次浮点运算的门槛，但 Frontier 无疑被冠以第一台百亿亿次级机器的称号。英特尔和阿贡实验室的 Aurora 也有望达到这一里程碑，但据报道，该系统因制造和技术问题而被推迟。另一个重要的警告是：据《纽约时报》报道，有传言称中国的两个系统已经悄然突破了这一里程碑，而它们的运营商没有向负责 TOP500 的科学家提交评估结果。

[相关：这台超级计算机每秒将执行 1,000,000,000,000,000,000 次运算]

每瓦性能达 52.23 千兆次浮点运算

超级计算机需要大量电力才能运行。然而，Frontier 和橡树岭国家实验室的 Frontier 测试与开发系统 (TDS) 也是 TOP500 排名中能效最高的两台超级计算机，其中 Frontier 系统的能效为每瓦 52.23 千兆浮点运算。Frontier TDS 系统是用于运行早期测试的超级计算机的较小版本，只有 120,832 个内核，性能为每秒 19.20 千万亿次浮点运算，是能效最高的系统，评级为每瓦 62.68 千兆浮点运算。

8,730,112 个核心

说到核心，Frontier 拥有大约 8,730,112 个核心，能够处理并行任务。Frontier 由 HPE Cray EX 超级计算机构建，其中包含 AMD 处理器。所有这些处理能力都可用于解决复杂的问题和计算，包括人工智能系统所需的问题和计算。惠普在一份新闻稿中表示：“除了以更高的分辨率对生物、物理和化学科学领域的复杂科学研究进行建模和模拟外，Frontier 还将在人工智能领域取得重大突破。”“在百亿亿次级速度下，Frontier 的用户可以开发速度提高 4.5 倍、规模扩大 8 倍的人工智能模型。”以下是 Frontier 上提供的所有编程语言、库和工具。

700PB 的存储空间

除了读取速度高达每秒 75 TB、写入速度高达每秒 35 TB、每秒能够执行约 150 亿次随机读取输入/输出操作之外，Frontier 的存储组件 Orion 还可以容纳约 700 PB 的数据。橡树岭国家实验室表示，这相当于美国国会图书馆所保存数据的 35 倍。

74 个橱柜

超级计算机需要将其庞大的硬件划分为不同的部分。Frontier 由 74 个超级计算机机柜、9,400 个 AMD 驱动的节点和 90 英里的网络电缆组成。每个机柜重约 8,000 磅，相当于一辆皮卡车的重量。总的来说，该系统包含大约 9,408 个 CPU 和 37,632 个 GPU（GPU 在运行人工智能软件时特别有用）。它消耗 29 兆瓦的电力。研究人员预计将在今年某个时候获得“全面运作”的 Frontier 的使用权。